趙國輝 朱禮明 劉華水 張朕 王學光

骨盆髖臼骨折多為高能量損傷所致，常合并臟器損傷或大出血，病死率、感染率及致殘率均較高，嚴重威脅患者的生命安全[1]。單純髖臼前柱骨折在臨床上較少見，占髖臼骨折的4%～5%。對于無移位或移位較小且容易復位、手術(shù)部位條件差、基礎疾病多且累及髖臼前柱的骨折病例，多采用經(jīng)皮前柱螺釘內(nèi)固定手術(shù)治療，既可以防止骨折移位，獲得堅強內(nèi)固定，又利于患者早期活動，預防相關并發(fā)癥，提高患者術(shù)后的生活質(zhì)量[2]。傳統(tǒng)切開復位內(nèi)固定術(shù)不僅易影響骨折端血運，而且易損傷神經(jīng)和血管，甚至導致異位骨化，進而增加患者的康復時間和治療費用[3-5]。經(jīng)皮螺釘內(nèi)固定術(shù)操作困難，學習曲線較長，存在螺釘穿出骨皮質(zhì)或誤入髖關節(jié)損傷神經(jīng)和血管的風險。因此，骨科醫(yī)生一直在探索一種既能對骨折進行精確復位并固定，又能最大限度地減少患者醫(yī)源性損傷的新技術(shù)。近年來，骨科手術(shù)機器人的功能逐漸趨于完善，計算機導航或機器人輔助微創(chuàng)內(nèi)固定術(shù)在骨科中的應用也日益廣泛，由于其具有手術(shù)時間短、放射線損害少等優(yōu)勢，被越來越多的骨科醫(yī)生所接受并在臨床中廣泛應用[6-8]。應用國產(chǎn)第三代天璣骨科手術(shù)機器人TiRobot系統(tǒng)，是在髖臼前柱骨折患者入院之后首先完善相關檢查，確定患者血流動力學穩(wěn)定的情況下，在盡可能短的時間內(nèi)予以手術(shù)治療，以減輕患者的痛苦，使患者盡早活動，提高術(shù)后的生活質(zhì)量。本研究旨探討應用TiRobot機器人輔助經(jīng)皮空心螺釘內(nèi)固定治療髖臼前柱骨折的療效。

資料與方法

一、資料

1.納入與排除標準：(1)納入標準：①閉合性髖臼前柱骨折，皮膚條件完好；②無手術(shù)治療禁忌證和相對禁忌證，自愿接受經(jīng)皮拉力螺釘內(nèi)固定治療；③均知情同意并簽署知情同意書。(2)排除標準：存在經(jīng)皮拉力螺釘治療禁忌證，如開放性骨盆髖臼骨折、進釘點皮膚條件差、進釘點周圍骨折、嚴重骨質(zhì)疏松、移位明顯、固定前不能獲得良好復位。

2.病例來源：回顧分析2016年12月至2017年10月在濟南市第三人民醫(yī)院創(chuàng)傷骨科采用TiRobot機器人輔助經(jīng)皮空心螺釘內(nèi)固定治療的9例髖臼前柱骨折患者的病歷資料。其中，男6例，女3例；年齡39.3(27～75)歲。致傷原因：交通事故傷5例，高空墜落傷3例，重物砸傷1例。無其他并發(fā)癥。根據(jù)AO分型，均為62-A3型。

二、方法

1.術(shù)前評估：患者入院后監(jiān)測生命體征，建立靜脈通道、導尿，積極補液、擴容治療，必要時予以輸血。所有患者常規(guī)攝X線片及CT掃描，并進行三維重建。受傷至手術(shù)時間4～10 h，患者血流動力學穩(wěn)定，術(shù)前評估滿意，均盡早手術(shù)。

2.手術(shù)設備及器械：第三代天璣骨科手術(shù)機器人TiRobot系統(tǒng)(北京天智航醫(yī)療科技股份有限公司，中國)，包括多自由度機械臂、空間標定組件、手術(shù)計劃控制軟件、光學跟蹤系統(tǒng)、主控臺車和配套工具?！癈”型臂X線機(西門子公司，德國)。直徑為7.3 mm的空心釘(天津正天醫(yī)療器械有限公司，中國)。

3.手術(shù)方法：采用氣管插管全身麻醉，患者取仰臥位。手術(shù)床高度調(diào)整至合適“C”型臂活動范圍的最佳位置。在牢靠擺位的前提下，保證機械臂導向器空間足夠。常規(guī)消毒鋪巾，將機器人機械臂罩上無菌套移動并固定至手術(shù)床旁，確保機器人機械臂可達到手術(shù)部位，光學跟蹤系統(tǒng)置于床尾無菌區(qū)外。“C”型臂X線機置于術(shù)者對側(cè)，將患者示蹤器固定于健側(cè)髂前上棘骨質(zhì)中。應用“C”型臂X線機獲取有機器人定位標記點的術(shù)中透視影像，并將其傳輸至主控工作站軟件進行運算。連接機器人系統(tǒng)各部電源線、機械臂-主控臺車數(shù)據(jù)線，以及主控臺車-“C”型臂X線機DICOM網(wǎng)線。接通電源，啟動系統(tǒng)。進入主控軟件系統(tǒng)，測試系統(tǒng)連接是否正常，輸入患者信息。將患者示蹤器安裝在左側(cè)(健側(cè))髂前上棘，罩機器人機械臂無菌套，安裝導向器基座，并完成“C”型臂X線機位置擺放，盡量滿足術(shù)中足夠活動空間。安裝機械臂標記點標尺?！癈”型臂X線機擺放至定位圖像采集位置。術(shù)者拖持機器人機械臂，使標記點小矩陣一面盡可能與“C”型臂X線機影像增強器平行。采集骨盆患側(cè)閉孔出口位、骨盆入口位、骨盆正位3幅圖像，確保標記點全部位于手術(shù)骨質(zhì)周圍并清晰可見。利用軟件自動標示標記點，術(shù)者可手動調(diào)節(jié)，驗證位置是否合適。經(jīng)主機運算后，系統(tǒng)自動生成標示線，術(shù)者根據(jù)患者的前柱解剖特點及骨折類型規(guī)劃置釘通道，對應3個圖像中的空間位置，系統(tǒng)自動測算螺釘長度為術(shù)者置釘提供參考。卸掉標尺，安裝導向器。術(shù)者將機械臂擺放至預定位置或通過計算機運行至預置釘狀態(tài)，系統(tǒng)通過運動模擬確認機械臂目標位置準確無誤。點擊機械臂運行到位，軟件中顯示路徑將與規(guī)劃位置重合。如誤差較大，可微調(diào)，將誤差控制在可接受范圍內(nèi)。安裝套筒，置入空心釘導針，透視驗證導針位置。將套筒插入導向器中，在與皮膚接觸的位置用尖刀作1～2 cm切口，鈍性分離皮下組織、筋膜及肌肉，將導針套筒置入組織中直至尖端抵緊髂骨外板即入釘點骨面，防止滑動。將2.8 mm導針插入套筒，術(shù)者計算電鉆打入深度。透視驗證導針位置，將驗證透視圖像導入軟件，通過虛擬識別線比較規(guī)劃位置與實際位置的偏差。移除機器人系統(tǒng)，置入空心螺釘。退出機械臂，卸除套筒，空心鉆擴孔，根據(jù)導針進入深度測量置釘長度，沿導針擰入1枚直徑7.3 mm、長度130 mm的空心螺釘。螺釘置入后再次透視閉孔出口位、骨盆入口位、骨盆正位驗證。取出導針，閉合皮下組織及皮膚。對于復位不滿意且移位的骨折，手法復位重疊移位骨折；對于不能糾正滿意的旋轉(zhuǎn)移位骨折，利用通道螺釘技術(shù)，空心釘沿導針到達骨折端，拔出導針，預彎，導針糾正遠端骨折移位，空心釘固定。透視驗證置釘位置滿意，術(shù)畢。

4.術(shù)后康復及隨訪：術(shù)后即刻指導患者對患肢進行功能鍛煉，以防下肢深靜脈血栓的形成，在床上練習雙下肢、髖關節(jié)、膝關節(jié)主動或被動屈伸運動。攝閉孔出口位、骨盆入口位、骨盆正位X線片及CT平掃確認固定是否牢靠。術(shù)后4周可拄雙拐下地不完全負重活動，6～8周保護性部分負重活動，10～12周完全負重活動。囑患者每個月門診復查閉孔出口位、骨盆入口位、骨盆正位X線片，直至骨折愈合。觀察切口愈合情況、內(nèi)固是否松動、骨折愈合情況以及有無神經(jīng)血管損傷等。末次隨訪時，采用Majeed評分標準評估術(shù)后功能[9]。

結(jié) 果

9例患者共置入10枚髖臼前柱經(jīng)皮空心螺釘，其中1例為雙側(cè)髖臼前柱骨折，其余8例為單側(cè)髖臼前柱骨折。手術(shù)時間65(50～120)min，手術(shù)切口2～3個，手術(shù)切口長度平均1.5 cm，術(shù)中出血量25(5～60)ml，術(shù)中透視次數(shù)12(9～27)次?；颊呗樽硖K醒后無神經(jīng)損傷癥狀。術(shù)后閉孔出口位、骨盆入口位、骨盆正位X線示骨折對位良好，內(nèi)固定位置良好。術(shù)后CT掃描示復位良好，空心釘位置滿意，均未穿出骨皮質(zhì)或進入髖關節(jié)內(nèi)。本組患者切口均獲得Ⅰ期愈合，未出現(xiàn)醫(yī)源性血管、神經(jīng)及臟器損傷，泌尿及生殖系統(tǒng)損傷，骨折移位，空心螺釘松動及斷裂，感染及壞死等現(xiàn)象。9例患者均獲門診隨訪，隨訪時間5(3～6)個月。所有患者術(shù)后3個月內(nèi)骨折均愈合，無畸形愈合。末次隨訪時，優(yōu)7例，良2例。

典型病例：患者男，56歲，因“交通事故傷致右髖部疼痛、活動受限 2 h”收入院。術(shù)前X線示右髖臼前柱骨折。應用TiRobot機器人微創(chuàng)經(jīng)皮拉力螺釘內(nèi)固定術(shù)治療。術(shù)后X線示右側(cè)髖臼前柱骨折端對位對線好，螺釘位置正常。術(shù)后CT示骨折斷端對位良好，內(nèi)固定螺釘未穿出皮質(zhì)或進入髖關節(jié)內(nèi)，術(shù)后進行CT重建。術(shù)后3 d，骨盆擠壓分離試驗轉(zhuǎn)為陰性。術(shù)后3個月，患者恢復正常生活(圖1)。

討 論

微創(chuàng)經(jīng)皮螺釘內(nèi)固定治療髖臼前柱骨折對于髖臼前柱螺釘內(nèi)固定的生物力學穩(wěn)定性等同于傳統(tǒng)切開復位內(nèi)固定[10-12]。與傳統(tǒng)切開復位內(nèi)固定相比，微創(chuàng)經(jīng)皮螺釘內(nèi)固定具有以下優(yōu)勢：(1)切口小、出血量少、手術(shù)時間短；(2)不剝離骨折端周圍的軟組織，保護骨折端血運，利于骨折愈合，康復時間短；(3)較穩(wěn)定，可早期進行功能鍛煉；(4)并發(fā)癥少，康復快。髖臼前柱解剖結(jié)構(gòu)復雜，使得髖臼前柱螺釘?shù)摹鞍踩ǖ馈笔知M窄，釘?shù)劳ㄟ^髂前下棘與髂恥隆起移行區(qū)及閉孔溝處的2個“前柱薄弱區(qū)”，向內(nèi)上易進入骨盆損傷血管、神經(jīng)，向外易進入關節(jié)損傷關節(jié)軟骨及股骨頭[13-15]。目前，關于髖臼前柱螺釘入點、角度、直徑及長度的研究多基于標本或影像學檢查[16-19]。臨床上為了提供足夠的剛性和穩(wěn)定性，選擇的螺釘直徑應盡量長。若螺釘直徑較短，在置入后易發(fā)生彎曲導致復位丟失。但由于狹窄且不規(guī)則髖臼前柱的限制，螺釘直徑越大就意味著其穿出骨皮質(zhì)損傷神經(jīng)血管的風險越高，故目前對于髖臼前柱螺釘直徑的選擇尚存有爭議。Puchwein等[20]借助三維成像技術(shù)及MIMICS軟件測得前柱拉力螺釘長度為107～148 mm，前柱最狹窄處寬(9.2±2.4)mm。因此，本研究選用直徑為7.3 mm的半螺紋空心拉力螺釘。

近年來，計算機輔助導航及醫(yī)用機器人輔助在骨科手術(shù)中的應用日益廣泛，具有定位精準、微創(chuàng)、減少放射線的暴露時間、降低神經(jīng)血管醫(yī)源性損傷的風險以及骨折復位固定效果滿意等優(yōu)勢[21]。目前，透視導航技術(shù)在創(chuàng)傷骨科手術(shù)治療中仍處于起始階段，仍存在術(shù)中參考架松動、患者身體位移、克氏針發(fā)生形變等問題[22]。在“C”型臂透視下，因術(shù)者手術(shù)經(jīng)驗的差異及周圍軟組織對導針套管的擠壓導致很難把握入釘點的精確位置，加之在置釘過程中反復鉆孔定位入釘點，會造成入釘點周圍骨質(zhì)的破壞，術(shù)后負重可導致螺釘尾帽周圍骨質(zhì)支撐力不足引發(fā)螺釘移位或變形。在置釘過程中，術(shù)者需反復調(diào)整“C”型臂透視，通過多個角度來確定螺釘走形與恥骨邊緣的位置關系，導致術(shù)者及患者輻射暴露時間增加，手術(shù)時間延長。這些不利因素最終導致螺釘置釘錯位率、術(shù)后螺釘繼發(fā)移位率、神經(jīng)血管損傷等并發(fā)癥發(fā)生率以及醫(yī)源性損傷發(fā)生率均較高[23-25]。而使用機器人系統(tǒng)輔助手術(shù)減少了導針調(diào)整的次數(shù)和放射性損害，使得傳統(tǒng)的手術(shù)方式變得簡單、快捷和安全。

圖1患者男，56歲，交通事故傷致右髖部疼痛，活動受限 2 h，應用TiRobot機器人微創(chuàng)經(jīng)皮拉力螺釘內(nèi)固定術(shù)治療A術(shù)前X線示右髖臼前柱骨折B術(shù)后X線示右側(cè)髖臼前柱骨折端對位對線好，螺釘位置正常C，D術(shù)后CT示骨折斷端對位良好，內(nèi)固定螺釘未穿出皮質(zhì)或進入髖關節(jié)內(nèi)

導航技術(shù)由二維到三維的發(fā)展顯著提高了螺釘置釘?shù)木_度[26]。三維“C”型臂導航技術(shù)掃描范圍窄(掃描范圍12.5 cm3)且對單一部位需進行反復多次掃描，增加了患者輻射暴露時間，延長了手術(shù)時間。應用三維導航技術(shù)治療的患者輻射劑量明顯高于其他透視技術(shù)，平均輻射劑量達2 710 mRem[27]?，F(xiàn)有的導航系統(tǒng)無論是光電還是電磁導航系統(tǒng)均需人為操作，而人手彈性操作的不穩(wěn)定性可能會造成手術(shù)操作的偏差，導致置釘出現(xiàn)誤差，甚至出現(xiàn)相關并發(fā)癥。機器人系統(tǒng)由于使用機械臂輔助為螺釘置入提供穩(wěn)定的剛性通道，提高了手術(shù)精度和安全性。據(jù)報道，在透視輔助下經(jīng)皮置入1枚前柱螺釘需平均透視62次[28-29]。而本研究術(shù)中的平均透視次數(shù)為12次，表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，既縮短了手術(shù)時間又減少了放射性損害。隨著骨科領域微侵襲技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)設備的不斷創(chuàng)新和完善，骨科手術(shù)將向著安全、精確定位、創(chuàng)傷最小化的方向發(fā)展。

本研究使用的TiRobot骨科手術(shù)機器人運用了自主研發(fā)的雙平面定位原理，采用一種獨特的雙平面的定位算法來計算完成空間定位及一種模塊化的框架式機器人來完成路徑導航，具有實時校正螺釘在骨質(zhì)內(nèi)位置偏移的能力[30-32]。該系統(tǒng)不僅克服了傳統(tǒng)二維導航系統(tǒng)無法在進針過程中實時觀察螺釘在恥骨骨質(zhì)內(nèi)的位置變化的缺陷，而且可通過自動的反饋補償操作更正路徑偏差，并通過光學跟蹤系統(tǒng)實時跟蹤術(shù)中手術(shù)路徑和術(shù)中螺釘位置的變化，以提示術(shù)者作出調(diào)整，提高了置釘?shù)木_性。同時，該系統(tǒng)的6個靈活度高的穩(wěn)定性機械臂使得術(shù)中規(guī)劃螺釘位置與術(shù)后實際植入螺釘位置的偏移減少，從而減少了人為因素在置釘過程中干擾所致的螺釘置入錯位，提高了置釘過程中的穩(wěn)定性。本組患者術(shù)中及術(shù)后影像學檢查均未出現(xiàn)螺釘位置繼發(fā)移位，所有螺釘均位于恥骨安全通道內(nèi)，固定效果確切可靠。

本組患者為閉合性非移位性骨折或者已復位的移位骨折，適用于采用經(jīng)皮微創(chuàng)固定手術(shù)。機器人輔助經(jīng)皮骶髂螺釘內(nèi)固定手術(shù)均嚴格按照規(guī)范的使用流程操作。術(shù)中操作步驟按照操作說明進行，包括機器人擺位、手術(shù)工具安裝、圖像采集、路徑規(guī)劃及螺釘置入等。在操作過程需注以下事項：(1)在機器人擺位時，合理布置機器人機械臂執(zhí)行機構(gòu)、主控系統(tǒng)及光學跟蹤系統(tǒng)的位置，既能滿足機器人進行手術(shù)操作的需要又能滿足術(shù)者進行術(shù)中操作的需要。(2)確保末端配套手術(shù)工具安裝到位，以保證后續(xù)手術(shù)操作的順利進行。(3)患者示蹤器的安裝要牢固，避免觸碰光學跟蹤小球，以免降低系統(tǒng)的精度。(4)在置釘前需安裝導向套筒，避免因用力過猛破壞預先規(guī)劃好的手術(shù)路徑。若操作出現(xiàn)失誤，隨即進行調(diào)整或重新安裝。(5)術(shù)中置入導針時，避免因用力過猛損壞導針，使得導針彎曲偏離正確的軌道，降低置入的精確性。(6)操作者需熟悉機器人系統(tǒng)的操作技術(shù)，并具備豐富的手術(shù)經(jīng)驗，確保透視定位準確，以增加手術(shù)的流暢性、安全性。

由于機器人技術(shù)學習曲線長，手術(shù)設備價格昂貴，因此在臨床上難以普及。但好在前柱骨折的發(fā)病率不高，可采用閉合復位，經(jīng)皮微創(chuàng)固定的病例有限。本研究納入的病例數(shù)較少，且是短期效果評價，今后將追蹤隨訪隨機、前瞻、對照的長期結(jié)果，以發(fā)現(xiàn)潛在的風險和損害。

綜上所述，應用TiRobot機器人輔助經(jīng)皮空心螺釘內(nèi)固定治療髖臼前柱骨折的手術(shù)精確性高、安全性好，且具有手術(shù)時間短、微創(chuàng)、對患者及醫(yī)務人員放射性損害小、術(shù)后功能康復早等優(yōu)點。